Zasada działania
Konwersja z VGA do HDMI
Źródło sygnału VGA odczytuje informację EDID od odbiornika poprzez linie DDC, aby zapoznać się z listą obsługiwanych częstotliwości, a następnie rozpoczyna się przekaz strumienia wideo. W kablu VGA znajdują się sygnały RGB oraz osobne sygnały synchronizacji poziomej (HSYNC) i pionowej (VSYNC). Sygnały RGB trafiają do dedykowanego przetwornika analogowo-cyfrowego, który taktowany jest sygnałem HSYNC, na podstawie którego generowany jest zegar próbkowania sygnału analogowego. Wchodzące sygnały są następnie dekodowane użyciem dedykowanego dekodera VGA i synchronizowane z zegarem.
Sygnał obecności danych - data enable (DE) - wskazuje aktywny region wideo. Przetwornik ADC sygnału VGA nie posiada na wyjściu sygnałów koniecznych do zakodowania wideo w interfejsie HDMI. Stan wysoki sygnału DE wskazuje na aktywny piksel, albo po prosty widoczną część obrazu wideo. Z kolei sygnał niski wskazuje na piksel wygaszony, znajdujący się poza obszarem widzialnym.
Sygnały DE są krytyczne do kodowania poprawnego strumienia HDMI. BRak sygnału DE jednakże może być skompensowany przez transmiter interfejsu HDMI, który wyposażony jest w funkcjonalność regeneracji tej linii. Nowoczesne transmitery HDMI są w stanie generować sygnał DE z wejść HSYNC i VSYNC używając kilku prostych, uprzednio skonfigurowanych parametrów takich jak opóźnienia HSYNC i VSYNC, aktywna wysokość i szerokość etc. Operacja taka zapewnia kompatybilną z HDMI transmisję sygnałów.
Opóźnienie HSYNC definiuje liczbę pikseli oddzielających zbocze sygnału HSYNC od zbocza sygnału DE. Z kolei opóźnienie VSYNC to parametr opisujący ile impulsów HSYNC powinno znaleźć się pomiędzy zboczami sygnałów VSYNC i DE. Aktywna szerokość definiuje ile jest aktywnych pikseli w linii, a z kolei aktywna wysokość mówi nam ile znajduje się linii w obrazie wyświetlanym na ekranie. Funkcja generacji DE może być także istotna i użyteczna do na przykłąd centrowania obrazu wideo na środku ekranu.
Regulacja pozycji obrazu jest wymagana dla wejścia VGA. Pierwszy i ostatni piksel zdigitalizowanego sygnału analogowego nie mogą nakładać się, ani nawet zbliżać do impulsów synchronizacji HSYNC czy VSYNC. Moment w którym sygnał DE jest w stanie niskim (czasy wygaszania pionowego i poziomego) jest wykorzystywany do dodatkowej transmisji danych w sygnale HDMI, takich jak dane cyfrowe czy sygnał audio i w związku z tym nie może on być zmieniany. Próbkowanie przetwornika ADC może wprowadzić tego typu zakłócenia. Rozregulowanie synchronizacji aktywnego rejonu objawia się jako czarne pasy na obrazie wyświetlanym na ekranie. W przypadku sygnału kompozytowego (CVBS) efekt ten można skorygować używając overscanningu od 5% do 10%.
Interfejs VGA zaprojektowany został do wyświetlania na całym ekranie, bez wykluczania żadnych obszarów. Obraz nie jest overscanowany, zatem niezmiernie istotna jest regulacja położenia obrazu podczas konwersji sygnału z VGA na HDMI. W najlepszym przypadku czarne pasy na ekranie mogą być automatycznie rozpoznawane, a obraz będzie korygowany automatycznie do środka ekranu, bądź manualnie korzystając z ręcznie wprowadzanych informacji. Jeśli przetwornik ADC podłączony jest do back-end scalera układu aktywny obraz może zostać poprawnie przekonwertowany tak aby pokrywał cały widzialny obszar.
Jednakże wykorzystanie scalera do poprawy pokrycia widzialnego obszaru i korekcji błędów zwiększa koszt projektu i związane z tym ryzyko. Przy wykorzystaniu scalera podczas wyświetlania prostych wzorów na ekranie czarny obszar otaczający białe pole może zostać rozpoznany jako niepotrzebny i usunięty, przez co białe pole pokryje cały ekran. Z kolei obraz składający się z połowy ekranu białej i połowy czarnej wprowadzi znaczne zniekształcenia w sygnale. Konieczna jest implementacji mechanizmów zabezpieczających system przez niepoprawnym wykryciem błędów.
Gdy transmiter sygnału HDMI poprawnie zregeneruje już sygnał DE wysyła strumień wideo do odbiornika HDMI, takiego jak odbiornik telewizyjny. W międzyczasie subsystem audio, na przykład kodek audio, może dosłać do transmitera strumień audio zakodowany jako sygnał I²S, S/PDIF lub DSD. Jedną z zalet interfejsu HDMI jest fakt że może wysyłać strumień audio i wideo w tym samym momencie.
W momencie gdy konwerter z VGA na HDMI załącza się i źródło oraz odbiornik są podłączone procesor układu powinien odczytać zawartość EDID z odbiornika HDMI poprzez linie DDC transmitera HDMI. Pierwsze 128 bajtów informacji EDID powinno zostać skopiowane do wewnętrznego EEPROMu i wysłane z pewnymi drobnymi zmianami na linie DDC interfejsu VGA. Modyfikacje informacji są konieczne, gdyż interfejs VGA nie wspiera rozszerzeń CEA systemu EDID. W poniższej tabeli zawarto listę koniecznych modyfikacji.
Źródła:
http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/47-02/HDMI_VGA.html
Konwersja z VGA do HDMI
Źródło sygnału VGA odczytuje informację EDID od odbiornika poprzez linie DDC, aby zapoznać się z listą obsługiwanych częstotliwości, a następnie rozpoczyna się przekaz strumienia wideo. W kablu VGA znajdują się sygnały RGB oraz osobne sygnały synchronizacji poziomej (HSYNC) i pionowej (VSYNC). Sygnały RGB trafiają do dedykowanego przetwornika analogowo-cyfrowego, który taktowany jest sygnałem HSYNC, na podstawie którego generowany jest zegar próbkowania sygnału analogowego. Wchodzące sygnały są następnie dekodowane użyciem dedykowanego dekodera VGA i synchronizowane z zegarem.
Sygnał obecności danych - data enable (DE) - wskazuje aktywny region wideo. Przetwornik ADC sygnału VGA nie posiada na wyjściu sygnałów koniecznych do zakodowania wideo w interfejsie HDMI. Stan wysoki sygnału DE wskazuje na aktywny piksel, albo po prosty widoczną część obrazu wideo. Z kolei sygnał niski wskazuje na piksel wygaszony, znajdujący się poza obszarem widzialnym.
Sygnały DE są krytyczne do kodowania poprawnego strumienia HDMI. BRak sygnału DE jednakże może być skompensowany przez transmiter interfejsu HDMI, który wyposażony jest w funkcjonalność regeneracji tej linii. Nowoczesne transmitery HDMI są w stanie generować sygnał DE z wejść HSYNC i VSYNC używając kilku prostych, uprzednio skonfigurowanych parametrów takich jak opóźnienia HSYNC i VSYNC, aktywna wysokość i szerokość etc. Operacja taka zapewnia kompatybilną z HDMI transmisję sygnałów.
Opóźnienie HSYNC definiuje liczbę pikseli oddzielających zbocze sygnału HSYNC od zbocza sygnału DE. Z kolei opóźnienie VSYNC to parametr opisujący ile impulsów HSYNC powinno znaleźć się pomiędzy zboczami sygnałów VSYNC i DE. Aktywna szerokość definiuje ile jest aktywnych pikseli w linii, a z kolei aktywna wysokość mówi nam ile znajduje się linii w obrazie wyświetlanym na ekranie. Funkcja generacji DE może być także istotna i użyteczna do na przykłąd centrowania obrazu wideo na środku ekranu.
Regulacja pozycji obrazu jest wymagana dla wejścia VGA. Pierwszy i ostatni piksel zdigitalizowanego sygnału analogowego nie mogą nakładać się, ani nawet zbliżać do impulsów synchronizacji HSYNC czy VSYNC. Moment w którym sygnał DE jest w stanie niskim (czasy wygaszania pionowego i poziomego) jest wykorzystywany do dodatkowej transmisji danych w sygnale HDMI, takich jak dane cyfrowe czy sygnał audio i w związku z tym nie może on być zmieniany. Próbkowanie przetwornika ADC może wprowadzić tego typu zakłócenia. Rozregulowanie synchronizacji aktywnego rejonu objawia się jako czarne pasy na obrazie wyświetlanym na ekranie. W przypadku sygnału kompozytowego (CVBS) efekt ten można skorygować używając overscanningu od 5% do 10%.
Interfejs VGA zaprojektowany został do wyświetlania na całym ekranie, bez wykluczania żadnych obszarów. Obraz nie jest overscanowany, zatem niezmiernie istotna jest regulacja położenia obrazu podczas konwersji sygnału z VGA na HDMI. W najlepszym przypadku czarne pasy na ekranie mogą być automatycznie rozpoznawane, a obraz będzie korygowany automatycznie do środka ekranu, bądź manualnie korzystając z ręcznie wprowadzanych informacji. Jeśli przetwornik ADC podłączony jest do back-end scalera układu aktywny obraz może zostać poprawnie przekonwertowany tak aby pokrywał cały widzialny obszar.
Jednakże wykorzystanie scalera do poprawy pokrycia widzialnego obszaru i korekcji błędów zwiększa koszt projektu i związane z tym ryzyko. Przy wykorzystaniu scalera podczas wyświetlania prostych wzorów na ekranie czarny obszar otaczający białe pole może zostać rozpoznany jako niepotrzebny i usunięty, przez co białe pole pokryje cały ekran. Z kolei obraz składający się z połowy ekranu białej i połowy czarnej wprowadzi znaczne zniekształcenia w sygnale. Konieczna jest implementacji mechanizmów zabezpieczających system przez niepoprawnym wykryciem błędów.
Gdy transmiter sygnału HDMI poprawnie zregeneruje już sygnał DE wysyła strumień wideo do odbiornika HDMI, takiego jak odbiornik telewizyjny. W międzyczasie subsystem audio, na przykład kodek audio, może dosłać do transmitera strumień audio zakodowany jako sygnał I²S, S/PDIF lub DSD. Jedną z zalet interfejsu HDMI jest fakt że może wysyłać strumień audio i wideo w tym samym momencie.
W momencie gdy konwerter z VGA na HDMI załącza się i źródło oraz odbiornik są podłączone procesor układu powinien odczytać zawartość EDID z odbiornika HDMI poprzez linie DDC transmitera HDMI. Pierwsze 128 bajtów informacji EDID powinno zostać skopiowane do wewnętrznego EEPROMu i wysłane z pewnymi drobnymi zmianami na linie DDC interfejsu VGA. Modyfikacje informacji są konieczne, gdyż interfejs VGA nie wspiera rozszerzeń CEA systemu EDID. W poniższej tabeli zawarto listę koniecznych modyfikacji.
Źródła:
http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/47-02/HDMI_VGA.html
Fajne? Ranking DIY